RU2039801C1

RU2039801C1 - Device for brewing beer

Info

Publication number: RU2039801C1
Application number: RU93031312/13A
Authority: RU
Inventors: Ю.В. Артамонов; Е.К. Белкин; пин Р.А. Зашл; Р.А. Зашляпин
Original assignee: Акционерное общество закрытого типа Инвестиционно-консалтинговая компания "Грин + Стар"
Priority date: 1993-07-05
Filing date: 1993-07-05
Publication date: 1995-07-20
Also published as: UA21878C2

Abstract

FIELD: food industry. SUBSTANCE: plant has mash-and-wort brewing apparatus with a reservoir mounted in the casing, steam generator, filter tank, hot water tank, hydraulic cyclone apparatus, fermentation and after-fermentation reservoirs provided with cooling jackets, container for accumulating yeast, washing device, carbon dioxide cylinder connected to after-fermentation reservoirs, beer wort cooling apparatus connected to a set of pipe lines. The mash-and-wort brewing apparatus reservoirs are 3-6 times as small in volume as any of the fermentation tanks. Filter tank is reservoir which lower part cross-section is less than that of the upper part. EFFECT: higher quality and production output of beer. 5 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к пищевой промышленности, а именно к пивоваренным устройствам малой мощности (минипивзаводам), и может быть использовано в бар-ресторанах, столовых и других пунктах общепита. The invention relates to the food industry, namely to brewing devices of low power (mini-breweries), and can be used in bar-restaurants, canteens and other catering establishments.

Известна установка для изготовления пива, содержащая сообщенные между собой системой трубопроводов заторно-сусловарочный аппарат с цилиндрической и донной рубашками и подключенными к ним парогенератором низкого давления с линией возврата конденсата, фильтрационный чан, гидроциклонный аппарат, вертикально установленные цилиндрические резервуары брожения и дображивания с цилиндрическими рубашками, льдоаккумулятор с горизонтальными теплообменными трубками, бак для горячей воды, емкость для сбора дрожжей, передвижную мойку и баллоны с углекислотой (фирма "Зальм", Московское бюро, 1-й Красногвердейский пер. 24Б, Союз-2, ком.142. Техническое предложение, 1986). A known installation for the manufacture of beer, containing communicated between the piping system mash-brewing apparatus with a cylindrical and bottom shirts and connected to them by a low pressure steam generator with a condensate return line, a filter tank, a hydrocyclone apparatus, vertically mounted cylindrical fermentation and fermentation tanks with cylindrical shirts, ice accumulator with horizontal heat exchanger tubes, hot water tank, yeast collection tank, mobile washing and bottles with carbon dioxide (Zalm company, Moscow bureau, 1st Krasnogverdeysky per. 24B, Soyuz-2, room 142. Technical proposal, 1986).

Однако известная установка потребляет значительное количество энергии и подвержена пиковым энергонагрузкам. However, the known installation consumes a significant amount of energy and is subject to peak energy loads.

По технической сущности наиболее близкой к предлагаемой является установка для изготовления пива, содержащая сообщенные между собой системой трубопроводов заторно-сусловарочный аппарат с установленным в корпусе резервуаром, парогенератор, фильтрационный чан, бак для горячей воды, гидроциркуляционный аппарат, резервуары брожения и дображивания с рубашками охлаждения, льдоаккумулятор с системой охлаждения, емкость для сбора дрожжей, мойку, баллон с углекислотой для подключения к резервуарам дображивания и аппарат для охлаждения сусла (российский патент N 1817791, кл. С 12 С 11/04, 1992). By its technical nature, the closest to the proposed one is a beer brewing plant, containing a mash-brewer connected to each other by a piping system with a tank installed in the body, a steam generator, a filtration tank, a hot water tank, a hydrocirculation apparatus, fermentation and fermentation tanks with cooling jackets, an ice accumulator with a cooling system, a yeast collection container, a sink, a carbon dioxide cylinder for connecting to the after-fermentation tanks and a wort cooling apparatus (Russian patent N 1817791, cl. C 12 C 11/04, 1992).

Однако и эта установка потребляет значительное количество энергии для поддержания необходимых температурных режимов при наличии пиковых нагрузок и имеет относительно большие габариты. However, this installation also consumes a significant amount of energy to maintain the necessary temperature conditions in the presence of peak loads and has relatively large dimensions.

Техническим результатом является уменьшение габаритов, снижение потребляемой мощности и пиковых нагрузок. The technical result is a reduction in size, reduction of power consumption and peak loads.

Достигается это тем, что в установке для изготовления пива, содержащей сообщенные между собой системой трубопроводов заторно-сусловарочный аппарат с установленным в корпусе резервуаром, парогенератор, фильтрационный чан, бак для горячей воды, гидроциклонный аппарат, резервуары брожения и дображивания с рубашками охлаждения, льдоаккумулятор с системой охлаждения, емкость для сбора дрожжей, мойку, баллон с углекислотой для подключения к резервуарам дображивания и аппарат для охлаждения сусла, резервуар заторно-сусловарочного аппарата имеет объем, меньший объема каждого резервуара брожения в 3-6 раз, фильтрационный чан выполнен в виде резервуара, имеющего площадь сечения нижней части меньшую, чем площадь сечения верхней части, система охлаждения льдоаккумулятора содержит датчик уровня и датчик температуры на выходном трубопроводе льдоаккумулятора, парогенератор установлен внутри корпуса заторно-сусловарочного аппарата под его резервуаром, кроме того, установка снабжена подключенным к заторно-сусловарочному аппарату и фильтрационному чану посредством трубопроводом сброса соковых паров бачком с выходным патрубком и установленным в нем змеевиком, подключенным к трубопроводу наполнения бака для горячей воды, гидроциклонный аппарат снабжен рубашкой охлаждения, подключенной к трубопроводу наполнения бака для горячей воды. This is achieved by the fact that in a beer manufacturing plant containing a mash-brewer communicating with each other by a piping system with a tank installed in the body, a steam generator, a filter tank, a hot water tank, a hydrocyclone apparatus, fermentation and fermentation tanks with cooling jackets, an ice accumulator with cooling system, a container for collecting yeast, a sink, a carbon-dioxide tank for connecting to fermentation tanks and a wort cooling machine, a mash-and-cooker storage tank has a volume less than the volume of each fermentation tank by 3-6 times, the filtration tank is made in the form of a tank having a lower sectional area less than the upper sectional area, the ice accumulator cooling system contains a level sensor and a temperature sensor on the ice accumulator outlet pipe, a steam generator is installed inside the case of a mash-brewing apparatus under its reservoir, in addition, the installation is equipped with a pipeline connected to the mash-brewing apparatus and a filtration vat reset juice tank with vapor outlet pipe and mounted therein a coil connected to the tank filling pipe for hot water, a hydrocyclone unit is provided with a cooling jacket connected to a tank filling conduit for hot water.

Сущность изобретения заключается в том, что выбор соотношения объемов заторно-сусловарочного аппарата и резервуара брожения, равный 3-6, позволяет при сохранении объема последнего уменьшить объем каждого из варочных аппаратов, сделав почти непрерывным процесс варки и значительно снизив при этом пиковые нагрузки. Если оставить прежними объемы варочных аппаратов, а увеличить объем каждого из аппаратов брожения и соответственно дображивания, то возможно уменьшение количества последних. Выполнение фильтрационного чана с уменьшенной площадью сечения в нижней части позволяет в первом случае (уменьшения объемов варочных аппаратов) сохранить высоту фильтрующего слоя дробины. The essence of the invention lies in the fact that the choice of the ratio of the volumes of the mash-brewing apparatus and the fermentation tank, equal to 3-6, while maintaining the volume of the latter, it is possible to reduce the volume of each cooking apparatus, making the cooking process almost continuous and significantly reducing peak loads. If you leave the volumes of cooking apparatuses unchanged, and increase the volume of each of the fermentation and consequently fermentation apparatuses, then the number of the latter may decrease. The implementation of the filtration tank with a reduced cross-sectional area in the lower part allows you to save the height of the filter layer of the grains in the first case (reduction in the volume of digesters).

Сравнение предлагаемого устройства с известными позволило судить о соответствии его критерию "новизна", а отсутствие отличительных признаков в аналогах говорит о соответствии критерию "изобретательный уровень". Макетные испытания подтверждают его промышленную применимость. Comparison of the proposed device with the known allowed us to judge whether it meets the criterion of "novelty", and the absence of distinctive features in the analogs indicates compliance with the criterion of "inventive level". Dummy tests confirm its industrial applicability.

На фиг. 1 представлена технологическая схема предлагаемой установки; на фиг. 2 конструкция заторно-сусловарочного аппарата; на фиг.3 конструкция фильтрационного чана. In FIG. 1 presents a technological diagram of the proposed installation; in FIG. 2 design mash-cooker; figure 3 design of the filtration tank.

Установка содержит заторно-сусловарочный аппарат 1 со встроенным парогенератором 2, фильтрационный чан 3 с регулятором 4 фильтрации, бак 5 для горячей воды, гидроциклонный аппарат 6 с рубашкой 7 охлаждения, цилиндрические резервуары 8 и 9 брожения и дображивания с рубашками 10 и 11 охлаждения соответственно, льдоаккумулятор 12 с датчиками 13 и 14 уровня и температуры, емкость 15 для сброса дрожжей, передвижную мойку 16, баллон 17 с углекислотой, аппарат для охлаждения сусла в виде теплообменников 18 и 19 предварительного и окончательного охлаждения сусла, бачок 20 со змеевиком 21, термодатчик 22 в каждом резервуаре 8 брожения и систему трубопроводов 23-24 с вентилями 35-38 и насосами 40, 41. На трубопроводе 31 имеется разбрызгиватель 42. В систему охлаждения льдоаккумулятора входят датчики 13 и 14 уровня и температуры, компрессор 42 и теплообменник 44. Парогенератор 2 установлен в корпусе 45 заторно-сусловарочного аппарата 1 под резервуаром 46, объем которого должен быть в 3-6 раз меньшим объема каждого резервуара 8 брожения. Термодатчик 22 установлен на уровне, меньшем уровня соответствующего 1/3-1/6 объема заполнения резервуара 8 брожения. Резервуар 47 фильтрационного чана 3 выполнен с площадью сечения в нижней части, меньшей площади сечения в верхней части, что позволяет при уменьшении объема заторной массы выдержать необходимую высоту фильтрующего слоя дробины. Уровень фильтрационного сита 48 должен превышать уровень жидкости в регуляторе 4 фильтрации для обеспечения стока сусла по трубопроводу 24. Бачок 20 со змеевиком 21 установлен на трубопроводах 26, 27 отвода соковых паров из заторно-сусловарочного аппарата 1 и фильтрационного чана 3. Змеевик 21 и рубашка 7 охлаждения гидроциклонного аппарата 6 через вентили 36 и 38 подключены к трубопроводу 28 наполнения бака 5 для горячей воды. Это позволяет использовать тепловую энергию, затраченную на нагрев сусла, на технические нужды и применять для его охлаждения менее габаритные пластинчатые теплообменники 18 и 19, с которых не рекомендуется утилизация тепла. Датчик 13 уровня установлен в льдоаккумуляторе 12, а датчик 14 температуры на его выходном трубопроводе 33. The installation comprises a mash-brewing apparatus 1 with a built-in steam generator 2, a filtration tank 3 with a filter regulator 4, a hot water tank 5, a hydrocyclone apparatus 6 with a cooling jacket 7, cylindrical fermentation and fermentation tanks 8 and 9 with cooling jackets 10 and 11, respectively, ice accumulator 12 with level and temperature sensors 13 and 14, a yeast discharge tank 15, a mobile sink 16, a carbon dioxide tank 17, a must cooling machine in the form of heat exchangers 18 and 19 for preliminary and final wort cooling a, a tank 20 with a coil 21, a temperature sensor 22 in each fermentation tank 8 and a piping system 23-24 with valves 35-38 and pumps 40, 41. On the pipe 31 there is a sprayer 42. The ice accumulator cooling system includes level 13 and 14 sensors and temperature, compressor 42 and heat exchanger 44. The steam generator 2 is installed in the housing 45 of the mash-cooker 1 under the tank 46, the volume of which should be 3-6 times less than the volume of each fermentation tank 8. The temperature sensor 22 is installed at a level lower than the level corresponding to 1 / 3-1 / 6 of the filling volume of the fermentation tank 8. The reservoir 47 of the filtration tank 3 is made with a cross-sectional area in the lower part, smaller than the cross-sectional area in the upper part, which allows, with decreasing the volume of mash, to withstand the required height of the filtering layer of the grains. The level of the filtration sieve 48 should exceed the liquid level in the filtration regulator 4 to ensure the flow of the wort through the pipeline 24. A tank 20 with a coil 21 is installed on the pipelines 26, 27 for removing juice vapors from the mash-brewing unit 1 and the filtration tank 3. Coil 21 and shirt 7 cooling the hydrocyclone apparatus 6 through the valves 36 and 38 are connected to the pipe 28 filling tank 5 for hot water. This allows you to use the thermal energy spent on heating the wort, for technical needs and to use for its cooling smaller plate heat exchangers 18 and 19, from which heat recovery is not recommended. The level sensor 13 is installed in the ice accumulator 12, and the temperature sensor 14 at its outlet pipe 33.

Установка работает следующим образом. Installation works as follows.

Дробленый солод засыпают в заторно-сусловарочный аппарат 1, заполненный водой, в необходимой пропорции, нагревают массу до 72^оС с паром низкого давления от парогенератора 2 и выдерживают до полного осахаривания затора. Готовый затор насосом 40 через вентиль 35 по трубопроводу 23 подают в фильтрационный чан 3 для отделения сусла от дробины. Дробина, задерживаясь на фильтрационном сите 48, создает фильтрующий слой, через который фильтруется сусло. Сусло, проходя через фильтрующий слой, самотеком по трубопроводу 24 поступает в регулятор 4 фильтрации, откуда насосом 40 по трубопроводу 25 возвращается в заторно-сусловарочный аппарат 1, где подвергается нагреву паром низкого давления до кипячения с охмелением дробленым хмелем в процессе кипячения. Соковые пары, выделяемые из сусла при его кипячении, по трубопроводу 26 поступают в бачок 20, где конденсируются на змеевике 21 и удаляются через отверстие в бачке 20 (не показано), а вода, проходящая через змеевик 21, нагревается и через вентиль 26 поступает в трубопровод 28 наполнения бака 5 горячей воды. Помимо экономии энергии, затрачиваемой на работу нагревателя бака 5, бачок 20 способствует увеличению тяги соковых паров из заторно-сусловарочного аппарата 1 и фильтрационного чана 3. Через 2 ч от начала кипячения сусло с хмелем насосом 40 по трубопроводу 29 через вентиль 37 подается в гидроциклонный аппарат 6, где после раскрутки осветляется, а белок с частичками хмеля собирается на дне аппарата 6. После раскрутки сусла и до начала его слива в рубашку 7 охлаждения гидроциклоного аппарата 6 подают холодную воду, которая, нагреваясь, поступает через вентиль 38 в трубопровод 28 наполнения бака 5 горячей воды. Осветленное и охлажденное до 60^оС сусло насосом 40 по трубопроводу 30 подается на теплообменник 18 предварительного охлаждения, охлаждаясь до 5^оС, по трубопроводу 31 идет в первый резервуар 8 брожения через разбрызгиватель 42 для насыщения сусла кислородом воздуха. Помимо утилизации тепла наличие рубашки 7 охлаждения гидроциклонного аппарата 6 способствует использованию теплообменников 18 и 19 меньших габаритов и мощности. Теплообменник 18 охлаждается проточной водой, а теплообменник 19 из льдоаккумулятора 12.Crushed malt is poured into mash-wort tank 1 filled with water, in the desired proportions, the mass heated to 72 ^{° C} with low-pressure steam from the steam generator 2 and heated until complete saccharification of the mash. The finished mash by the pump 40 through the valve 35 through the pipe 23 serves in the filtering tank 3 to separate the wort from the grains. The shot, lingering on the filter sieve 48, creates a filter layer through which the wort is filtered. The wort, passing through the filtering layer, flows by gravity through the pipeline 24 to the filtration regulator 4, from where it returns to the mash-brewing apparatus 1 by the pump 40 through the pipeline 25, where it is heated by low-pressure steam until boiling with hopping with crushed hops during boiling. Juice vapors released from the wort when it is boiled through pipeline 26 enter the tank 20, where they condense on the coil 21 and are removed through an opening in the tank 20 (not shown), and the water passing through the coil 21 is heated and passes through the valve 26 to tubing 28 for filling the hot water tank 5. In addition to saving energy spent on the operation of the heater of the tank 5, the tank 20 contributes to an increase in the draft of juice vapors from the mash apparatus 1 and the filter tank 3. After 2 hours from the start of boiling, the wort with hops is pumped through a pipe 29 through a valve 37 to a hydrocyclone apparatus 6, where after spinning it is clarified, and protein with hop particles is collected at the bottom of the apparatus 6. After the wort is untwisted and before it is drained, cold water is supplied to the cooling jacket of the hydrocyclone apparatus 6, which, when heated, flows through valve 38 in the conduit 28 of the tank 5 filled with hot water. The clarified and cooled to 60 ° ^C wort pump 40 via line 30 is fed to heat exchanger 18 pre-cooling, cooling ^to 5 ° C, through conduit 31 is in the first fermentation tank 8 through the spray arm 42 for the saturation of the wort oxygen. In addition to heat recovery, the presence of the cooling jacket 7 of the hydrocyclone apparatus 6 promotes the use of heat exchangers 18 and 19 of smaller dimensions and power. The heat exchanger 18 is cooled by running water, and the heat exchanger 19 from the ice accumulator 12.

В зависимости от выбора соотношения объемов заторно-сусловарочногоо аппарата 1 и резервуара 8 брожения заполняется 1/3-1/6 часть объема последнего первой порцией сусла, температура которого контролируется визуально по термодатчику 22. В первую порцию сусла задают полную порцию дрожжей для взбраживания, проходящего с выделением тепла. Повторяя предыдущие операции, последующие порции сусла до полного заполнения резервуара 8 брожения необходимо ввести в течение времени, не превышающего 2 сут. Во время брожения охлаждение сусла осуществляется водой, поступающей от льдоаккумулятора 12 посредством насоса 41 по трубопроводу 33 в рубашки 10 резервуара 8 брожения. Depending on the choice of the ratio of the volumes of the mash-brewing apparatus 1 and the fermentation tank 8, 1 / 3-1 / 6 of the volume of the last is filled with the first portion of the wort, the temperature of which is visually controlled by the temperature sensor 22. The full portion of the yeast for fermentation passing with the release of heat. Repeating the previous operations, the subsequent portions of the wort until the fermentation tank 8 is completely filled must be introduced over a period not exceeding 2 days. During fermentation, the wort is cooled by water coming from the ice accumulator 12 by means of a pump 41 through a pipe 33 into the shirts 10 of the fermentation tank 8.

По окончании процесса брожения молодое пиво, охлажденное до температуры 4^оС, при помощи насоса 40 перекачивается в первый резервуар 9 дображивания, где оно зреет в течение 21 дн. Выделяемая в процессе дображивания углекислота поднимает давление в резервуаре 9 дображивания, необходимое для созревания пива.At the end of fermentation, young beer, cooled to a temperature of 4 ^{° C,} by a pump 40 is pumped into the first vessel 9 after-fermentation, where it matures within 21 days. Carbon dioxide released during the fermentation process raises the pressure in the fermentation tank 9 necessary for the maturation of the beer.

Осадочные дрожжи из резервуара 8 брожения сливают в емкость 15 для сбора дрожжей, которая охлаждается водой по трубопроводу 33 из льдоаккумулятора 12. Охлаждение резервуара 9 дображивания осуществляется водой из льдоаккумулятора 12, поступающей в рубашки 11 охлаждения. Аналогичные процессы проводят и в остальных резервуарах 8 и 9 брожения и дображивания. Sedimentary yeast from the fermentation tank 8 is poured into a yeast collection vessel 15, which is cooled by water through a pipe 33 from the ice accumulator 12. The after-cooling tank 9 is cooled by water from the ice accumulator 12 entering the cooling shirts 11. Similar processes are carried out in the remaining tanks 8 and 9 of fermentation and fermentation.

Готовое пиво из резервуаров 9 дображивания поступает в разлив методом выдавливания углекислым газом из баллона 17 через редуктор 39. The finished beer from the fermentation tanks 9 enters the spill by extrusion of carbon dioxide from a cylinder 17 through a reducer 39.

После охлаждения резервуаров 8 и 9 брожения и дображивания их моют раствором из передвижной мойки 16 посредством насоса 40. After cooling the tanks 8 and 9 of fermentation and maturation, they are washed with a solution from a mobile sink 16 by means of a pump 40.

Льдоаккумулятор 12 работает в режиме накопления льда и отдает запас холода на охлаждение сусла в теплообменнике 19 и во время остановок компрессора 43, который выключается по команде датчика 13 при минимальном уровне воды в льдоаккумуляторе 12. Снижение уровня воды отражает процесс накопления льда, отсутствие которого приводит к росту температуры в выходном трубопроводе 33. При повышении температуры воды до 2^оС датчик 14 выдает команду на включения компрессора 43, который подает хладагент через теплообменник 44 в льдоаккумулятор 12. Увеличение температуры охлаждающей воды >2^оС на выходном трубопроводе 33 недопустимо, так как может привести к нарушению температурных режимов резервуаров 9 дображивания и емкости 15 для хранения дрожжей.The ice accumulator 12 operates in the mode of ice accumulation and gives up a cold reserve for cooling the wort in the heat exchanger 19 and during stops of the compressor 43, which is turned off by the command of the sensor 13 with a minimum water level in the ice accumulator 12. A decrease in the water level reflects the process of ice accumulation, the absence of which leads to temperature rise in the outlet conduit 33. When the water temperature increases to 2 ^{° C} the sensor 14 issues a command to turn on the compressor 43 which delivers coolant through the heat exchanger 44 in ldoakkumulyator 12. Increasing m The temperature of the cooling water> 2 ^C at the outlet conduit 33 is unacceptable because it can lead to disruption of the temperature regimes fermentation tanks 9 and 15 for the storage capacitance yeast.

Выбор соотношения объемов резервуаров 46 и 8 равным 1/3-1/6 позволяет сократить количество резервуаров 8 и 9 брожения и дображивания и соответственно снизить габариты установки, пиковые нагрузки и энергозатраты на поддержание режимов охлаждения. Выбор соотношения 1/3, например 1/2, как в прототипе, при восьмидневном процессе брожения и равном количестве оборудования приводит к простою варочного оборудования (заторно-сусловарочного аппарата 1, фильтрационного чана 2 и др.) и возрастанию пиковых нагрузок на сеть. Выбор соотношения < 1/6, например 1/7, при варочном цикле 10-12 ч может привести к несвоевременному заполнению и затяжке всего цикла брожения более 8 сут. The choice of the ratio of the volumes of tanks 46 and 8 equal to 1 / 3-1 / 6 allows you to reduce the number of tanks 8 and 9 of fermentation and maturation and, accordingly, reduce the dimensions of the installation, peak loads and energy consumption to maintain cooling conditions. The choice of a ratio of 1/3, for example 1/2, as in the prototype, with an eight-day fermentation process and an equal amount of equipment leads to downtime of cooking equipment (mash-brewing apparatus 1, filtration tank 2, etc.) and an increase in peak network loads. The choice of a ratio <1/6, for example 1/7, during a cooking cycle of 10-12 hours can lead to untimely filling and delaying the entire fermentation cycle for more than 8 days.

Claims

1. BEER PRODUCTION PLANT, comprising a mash-brewer communicating with each other by a piping system with a tank installed in the body, a steam generator, a filtration tank, a hot water tank, a hydrocyclone apparatus, fermentation and fermentation tanks with cooling jackets, a yeast collection container, a sink , a carbon dioxide cylinder for connecting to fermentation tanks and a wort cooling apparatus, characterized in that the reservoir of the mash-cooker has a volume of 3 6 times less than the volume of each and h fermentation tanks, the filtration tank is made in the form of a tank, the cross-sectional area of the lower part of which is less than the cross-sectional area of the upper part.

2. The installation according to claim 1, characterized in that the cooling system of the ice accumulator comprises a level sensor and a temperature sensor, the level sensor being installed in the ice accumulator and the temperature sensor in the outlet pipe of the ice accumulator.

3. Installation according to claim 1, characterized in that the steam generator is installed in the body of the mash-cooker under its tank.

4. Installation according to claim 1, characterized in that it is equipped with a tank connected to a mash-brewing apparatus and a filtration tank through juice discharge pipelines with a coil installed in it connected to a hot water tank filling pipeline.

5. Installation according to claim 1, characterized in that the hydrocyclone apparatus is equipped with a cooling jacket connected to the filling pipe of the hot water tank.